甲醇作為內(nèi)燃機燃料的研究

陳馳　古文秀　胡磊

摘要：甲醇是一種替代的，可再生的，環(huán)境和經(jīng)濟上有吸引力的燃料;它被認為是傳統(tǒng)化石燃料最有利的燃料之一。本文通過描述甲醇從煤，天然氣，焦爐煤氣，氫氣，生物質等物質中的生產(chǎn)，介紹7甲醇作為可再生資源的潛力。最后總結了甲醇燃料的不足并提出7建議。

關鍵詞：甲醇 內(nèi)燃機 燃料

1甲醇生產(chǎn)

近一個世紀以來，甲醇合成經(jīng)歷了持續(xù)的改進。如今，甲醇作為替代燃料可以通過多種方式生產(chǎn)，例如，它可以由天然氣生物生產(chǎn)，或者可以從焦爐煤氣生產(chǎn)，通過超臨界甲醇連續(xù)生產(chǎn)生物柴油中閃蒸等。

其中，有許多合成技術，例如，低壓合成，直通設計和先進的重整技術的出現(xiàn)。如今，甲醇幾乎全部由合成氣生產(chǎn)，合成氣是一種主要由一氧化碳（CO）和氫組成的原料，用于大規(guī)模生產(chǎn)氫氣和工業(yè)中的各種有機產(chǎn)品。

2IC發(fā)動機上使用的甲醇燃料

甲醇是一種醇，是一種無色，中性，極性和易燃液體。它可與水，醇，酯和大多數(shù)其他有機溶劑混溶。它僅微溶于脂肪和油。與汽油相比，甲醇具有更高的辛烷值和更高的汽化熱值，使其成為具有更大功率輸出的高壓縮比發(fā)動機的合適候選者。這是因為較高的辛烷值可以顯著提高壓縮比，較高的熱蒸發(fā)值可以降低進入的燃料—空氣充量，提高容積效率并提高功率輸出。此外，酒精的自燃溫度高于汽油，這使得它們的運輸和儲存更安全。

甲醇本身就是一種極好的燃料，可以與汽油（85%甲醇和15%汽油）或純甲醇（100%甲醇）混合，但它的體積能量密度是汽油或柴油的一半。甲醇是一種運輸燃料，與氫氣，汽油相比具有許多顯著優(yōu)勢，并且由于較大的汽化熱量而具有比汽油更好的燃料轉化效率，并且具有更好的耐爆性，使其成為小型渦輪增壓的最佳選擇，高功率密度，直接注入化學計量引擎。使用純甲醇（MIOO）作為燃料的發(fā)動機從工程應用的角度來看，甲醇是一種理想的替代，可再生，環(huán)保和經(jīng)濟上有吸引力的燃料。 20世紀90年代，西南研究院提出了高壓縮比SI甲醇發(fā)動機方案，為高功率，高效甲醇發(fā)動機的發(fā)展提供了新思路。

張等人使用甲醇 汽油混合物作為燃料的發(fā)動機，甲醇燃料可與發(fā)動機中的汽油混合，可與汽油（85%甲醇和15%汽油）或其他百分比混合。開發(fā)了一種詳細的氧化機制，用于預測甲醇 汽油SI發(fā)動機的甲醛釋放量，CH，CH2 （S）和CH2 （T）自由基物種的影響和NO在機理中有研究。結果表明，采用噴射攪拌反應器實驗數(shù)據(jù)驗證了甲醇 汽油機理，提出的機理與實驗數(shù)據(jù)吻合，魏等人研究了甲醇，乙醛和甲醇的排放特性，以及它們在三缸SI發(fā)動機上使用汽油和M85（汽油 甲醇15：85）時的三元催化轉換器的轉換效率。結果表明，醛類排放成為臨界點的峰值，HCHO的臨界溫度高于CH3CHO。

Bayraktar研究了使用甲醇 柴油 十二烷醇混合物作為燃料發(fā)動機。甲醇燃料可與IC發(fā)動機中的柴油 十二烷醇混合。甲醇可以在IC發(fā)動機中單獨或與常規(guī)柴油燃料混合使用。可以通過不同方法消除柴油發(fā)動機中使用甲醇的問題。

在IC發(fā)動機中使用柴油 甲醇混合物是最簡單的方法。在這種情況下遇到的最重要的問題是相分離。通過向混合物中添加一些溶劑可以防止這個問題。通過向每種柴油 甲醇混合物中加入1%十二烷醇來防止相分離問題。結果表明，在不同的混合物中，從發(fā)動機性能的觀點來看，包含10%甲醇的混合物最適合用于IC發(fā)動機。

3總結

本文回顧了甲醇燃料作為內(nèi)燃機的替代燃料的影響。總結了可以在內(nèi)燃機上使用的幾種應用方法，例如甲醇/汽油，甲醇/柴油混合物。甲醇應用仍然是甲醇發(fā)動機設計和開發(fā)的一個重要課題，需要進一步改進：（1）從工程應用的角度來看，甲醇是一種理想的替代，可再生，環(huán)保和經(jīng)濟上有吸引力的燃料。新甲醇儲存和運輸技術的發(fā)展在甲醇應用中起到了重要作用，特別是在汽車發(fā)動機的推廣和應用中; （2）開發(fā)高壓縮比甲醇發(fā)動機取代大功率，高效率的汽車發(fā)動機（如柴油機）具有重大的現(xiàn)實意義; （3）甲醇發(fā)動機燃燒與排放機理的研究是甲醇發(fā)動機發(fā)展的核心科學工程技術;（4）新型燃燒模式的發(fā)展，如均質充量壓縮點火（HCCI），預混合充量壓縮點火（PCCI）和反應性控制壓縮點火（RCCI）對甲醇發(fā)動機的發(fā)展起著重要作用。因此，未來的研究應著眼于這些領域，這不僅有助于解釋甲醇的燃燒和排放機制，而且對甲醇發(fā)動機的開發(fā)和應用有重要貢獻，以滿足市場需求。

參考文獻

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